Hollywood, 1947. Eddie Valiant, un detective de poca monta, ha sido contratado para encontrar pruebas que demuestren que Marvin Acme dueño de Toontown, está rondando a Jessica Rabbit, mujer fatal y esposa de la super estrella Roger Rabbit. Cuando Acme aparece asesinado el Juez Doom está decidido a condenar Roger que suplica a Valiant que le ayude a encontrar al verdadero culpable, a medida que Eddie va descubriendo el escándalo se da cuenta de que la propia existencia de Toontown corre peligro.